工業(yè)機器人識別與檢測技術研究發(fā)展

前言：想要寫出一篇引人入勝的文章？我們特意為您整理了工業(yè)機器人識別與檢測技術研究發(fā)展范文，希望能給你帶來靈感和參考，敬請閱讀。

【摘要】工業(yè)機器人技術的發(fā)展推動了目標識別與智能檢測技術的進步，基于機器視覺的工業(yè)機器人能更靈活的完全代替人類工作。本文結合當前國內外研究現狀，指出機器視覺的是工業(yè)機器人目標識別與智能檢測技術的必然方向，并分析工業(yè)機器人視覺的發(fā)展趨勢，為今后的研究工作提供參考。

【關鍵詞】工業(yè)機器人；目標識別；智能檢測；機器視覺

1引言

工業(yè)機器人作為機電一體化技術發(fā)展的代表性產品，是整個智能制造的核心設備。在我國制定的“中國制造2025”制造強國戰(zhàn)略中，機器人是規(guī)劃的十大重點發(fā)展方向之一。2018年，中國工業(yè)機器人銷售量達15.64臺，同比增長14.97%。行業(yè)專家一致認為，在未來10年，中國的工業(yè)機器人裝機量將呈現指數級增長，年裝機量將突破200萬臺。目標識別與智能檢測技術是工業(yè)機器人分揀系統(tǒng)的重點和難點，其核心技術為機器視覺。上世紀60年代首次提出了機器視覺的概念，中國在機器視覺技術方面發(fā)展較晚，但是市場應用前景廣闊，在2015年市場占有率就達到了全球的8%，并且迅速發(fā)展成為全球第三大機器視覺市場。本文在概述國內外研究現狀的基礎上，結合發(fā)展現狀，指出了機器視覺的是工業(yè)機器人目標識別與智能檢測技術的必然方向，并分析了工業(yè)機器人視覺的發(fā)展趨勢。

2國內外研究現狀

國外開展工業(yè)機器人的目標識別與智能檢測方面的研究較早，發(fā)那科（Fanuc）、史陶比爾（Staubli）、安川（YASKAWA）公司等公司早在幾十年前就推出了擁有自主知識產權的智能工業(yè)機器人。智能工業(yè)機器人的基本結構大同小異，主要包括工業(yè)機器人、以視覺為主的目標識別和智能檢測系統(tǒng)等。國外智能機器人方面的研究和應用發(fā)展時間早，而且發(fā)展非常快，無論是在適應能力、成本和應用范圍等方面均有優(yōu)勢。而在我國，這方面的研究仍然剛剛開始，盡管在一些院校和科研機構取得了部分成果，但是仍然需要面對很多問題，其中最核心的問題是：核心元器件（如CCD、CMOS等成像傳感器）基本依賴美國、日本、韓國等國家，國內制造廠商主要是進行代工，十分不利于我國智能機器人及視覺技術發(fā)展。所以加大力度發(fā)展我國智能機器人技術，進行工業(yè)機器人的目標識別與智能檢測方面的研發(fā)，無論是對于我國發(fā)展工業(yè)機器人自主創(chuàng)新技術、還是進行工業(yè)機器人人才的培養(yǎng)，均具有十分重要的意義。

2.1國外研究狀況

日本、德國、美國和韓國在機器視覺和智能工業(yè)機器人領域處于領先地位。日本最初也是模仿歐美等發(fā)達國家，但是現在它已經找到了自己的技術創(chuàng)新方法。以庫卡（KUKA）等公司為代表的德國緊跟時展步伐，已將機器視覺應用于生產線工件分揀、汽車發(fā)動機裝配等工業(yè)環(huán)節(jié)。美國是最早進行機器人技術創(chuàng)新的國家，它的機器視覺發(fā)展面也最廣，不論是在民用工業(yè)方面，還是軍事領域均得到了較大應用。對于企業(yè)來說，包括德國庫卡（KUKA）、瑞士ABB、發(fā)那科（FANUC）等機器人公司均推出了自己公司的機器視覺系統(tǒng)。國外一些代表企業(yè)或科研院所機器視覺研究情況如表1所示。

2.2國內研究狀況

國內的科研機構、高校、企業(yè)對工業(yè)機器人目標識別和智能檢測進行了研究，比較有代表性的有新松機器人自動化有限公司、浙江大華技術股份有限公司、研華股份有限公司、視覺龍科技有限公司、中國科學院自動化研究所、北京工業(yè)大學等。在政府863計劃的支持下，中國工業(yè)機器人從上個世紀90年代初開始，取得了較快的發(fā)展，點焊、弧焊、組裝、噴漆、切割、搬運、包裝、碼垛等方面的的工業(yè)機器人相繼問世。我國建立了20多個機器人產業(yè)化基地，實施100多個機器人應用項目。國內機器視覺技術方面的企業(yè)，在近十年來發(fā)展迅速，新松、浙江大華、中國科學院自動化研究所是這方面的佼佼者。國內一些代表性的企業(yè)或科研院所機器視覺研究情況如表2所示。

3工業(yè)機器人視覺的發(fā)展方向

工業(yè)機器人加上視覺就等于有了一雙“眼睛”，并具備了識別、引導和定位、外觀檢測、高精度檢測等功能，能更靈活的完全代替人類工作，機器人視覺分為2D和3D，通過3D視覺可以對物體進行3D掃描，能夠獲取物體的立體信息，通過算法精準的定位，讓生產過程中對物料的使用和把控更加精準。未來工業(yè)機器人視覺系統(tǒng)將向工業(yè)機器人視覺系統(tǒng)性能的提升、多機器人協(xié)調系統(tǒng)的發(fā)展、深度學習方法優(yōu)化視覺系統(tǒng)等方向發(fā)展[7]。

3.1工業(yè)機器人視覺系統(tǒng)性能的提升

作為一種先進的機器人感官系統(tǒng)，機器視覺不僅能對周圍信息進行感知，而且能根據做出優(yōu)化的決策。隨著工業(yè)機器人的快速發(fā)展，以及應用任務的復雜化，對機器視覺的要求也越來越高。開發(fā)出性能更好，符合應用任務的視覺系統(tǒng)，將是機器視覺的發(fā)展方向之一。

3.2多機器人協(xié)調系統(tǒng)的發(fā)展

將視覺技術與單個工業(yè)機器人結合的技術已經比較成熟，但是滿足不了智能工廠的需求。多機器人協(xié)調系統(tǒng)功能更強，能完成復雜的任務，效率更高，具有良好的發(fā)展前景。

3.3利用深度學習方法優(yōu)化視覺系統(tǒng)

CNN等深度學習方法在圖像處理領域得到了廣泛的應用，CNN網絡結構的智能化程度高，并不需要靠人去提取特征。因此利用深度學習來對工業(yè)機器人視覺進行優(yōu)化，提供視覺系統(tǒng)的辨識能力，有很大的發(fā)展空間。

4小結

工業(yè)機器人技術和視覺技術在國內外發(fā)展迅速，配備有視覺技術的工業(yè)機器人能代替人完成視覺識別、引導和定位、外觀檢測、高精度檢測等工作，并且可以大大提高生產效率和生產的自動化程度，顯著降低生產成本。工業(yè)機器人視覺系統(tǒng)具有廣闊的應用前景，也是工業(yè)機器人目標識別與智能檢測技術發(fā)展的必然方向。

參考文獻

[2]李金義,楊成,王京.基于視覺定位的機器人搬運系統(tǒng)[J].制造業(yè)自動化,2011,33(2):40-42.

[4]潘麗霞.論工業(yè)機器人的發(fā)展與應用[J].山西科技,2010,25(3):22-25.

[5]徐方,鄒風山,鄭春暉.新松機器人產業(yè)發(fā)展及應用[J].機器人技術與應用,2011(5):14-18.

[6]譚民,王碩.機器人技術研究進展[J].自動化學報,2013,39(7):963-966.

[7]楊靜,楊紅平,張慧,等.基于視覺的工業(yè)機器人應用系統(tǒng)發(fā)展及研究綜述[J].甘肅科技縱橫,2018,47(6):58-63.

作者：蔣思中 白雪 單位：廣西職業(yè)技術學院